(57)【要約】【課題】  圧入により磁石に生じる応力を低減する飛散防止管を備えた表面磁石型電動機を提供することを目的とする。【解決手段】  回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機であって、前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けた表面磁石型電動機とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機であって、
前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、
前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けた
表面磁石型電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記飛散防止管の一部であり、前記圧入した磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分に設けられ、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状である表面磁石型電動機。
【請求項３】
請求項２に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分を、当該突き出し部分を除く部分に比べて低剛性とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。
【請求項４】
請求項３に記載の表面磁石型電動機であって、
前記差分を抑制する形状は、前記突き出し部分を、前記突き出し部分を除く部分に比べて薄肉とすることで低剛性とした表面磁石型電動機。
【請求項５】
請求項３に記載の表面磁石型電動機であって、
前記差分を抑制する形状は、前記突き出し部分の外円筒に所定深さの切り欠きを形成することで低剛性とした表面磁石型電動機。
【請求項６】
請求項２に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分の円筒内径を、該突き出し部分を除く部分の円筒内径に比べて拡径したテーパ形状とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。
【請求項７】
請求項２に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分をラッパ状に拡径した形状とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。
【請求項８】
請求項１に記載の表面磁石型電動機であって、
前記回転軸に取り付ける軸受と前記磁石の各端面との間には、それぞれ組立用フランジを備えると共に、
前記応力緩和部は、前記圧入した磁石の各端面からそれぞれ突き出した前記飛散防止管の一部である突き出し部分と、前記組立用フランジとが接触する接触部分に設けられ、該組立用フランジの両外側から回転軸方向の外力を付与することで、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状である表面磁石型電動機。
【請求項９】
請求項８に記載の表面磁石型電動機であって、
前記接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記飛散防止管の内周よりも外周側に掛かる軸力に変換する形状である表面磁石型電動機。
【請求項１０】
請求項９に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、該飛散防止管の外周側端面で前記組立用フランジと接触する凸形状とした磁石型電動機。
【請求項１１】
請求項９に記載の表面磁石型電動機であって、
前記組立用フランジの接触部分を、前記飛散防止管の外周側端面と接触する凸形状とした表面磁石型電動機。
【請求項１２】
請求項９に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分を除く部分の円筒外径に比べて小さくした円筒形状に形成して、該飛散防止管全体を段付き円筒形状とし、前記組立用フランジの接触部分を、前記段付き円筒形状の段付きの肩部分に接する形状に形成した表面磁石型電動機。
【請求項１３】
請求項８に記載の表面磁石型電動機であって、
前記接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記突き出し部分の内径を拡径する方向の力に変換する形状である表面磁石型電動機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分の内径が該突き出し部分を除く部分の内径に対して拡径するテーパ形状に形成し、前記組立用フランジの接触部分を、前記テーパ形状に係合する形状に形成した表面磁石型電動機。
【請求項１５】
請求項１３に記載の表面磁石型電動機であって、
前記組立用フランジの接触部分を、前記磁石と略同外径形状で、前記飛散防止管の突き出し部分に圧入可能な円筒形状に形成した表面磁石型電動機。
【請求項１６】
回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機の製造方法であって、
（ａ）前記回転子の磁石の表面を覆って磁石の飛散を防止する飛散防止管を、該磁石の軸方向長さより長い円筒形状で形成する工程と、
（ｂ）前記飛散防止管の内部に収納される前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を構成しつつ、該飛散防止管の内部に該磁石を圧入する工程と
を備えた表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、
（ｂ２）前記突き出し部分に組立用フランジを装着し、前記飛散防止管を該組立用フランジで挟持する工程と、
（ｂ３）前記（ｂ２）工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着すると共に、該軸受を介して当該飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１１）前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、
（ｂ１２）前記飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記突き出し部分に組立用フランジを装着して固定する工程と、
（ｂ１３）前記（ｂ１２）工程の後、前記軸力を付与した前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ２１）前記磁石を、両端から組立用フランジで挟持する工程と、
（ｂ２２）前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、
（ｂ２３）前記（ｂ２２）工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ３１）前記磁石に回転軸方向の軸力を付与した状態で、該磁石を両端から組立用フランジで挟持する工程と、
（ｂ３２）前記軸力を付与した状態の前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、
（ｂ３３）前記磁石および前記組立用フランジを備えた前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記（ｂ３１）工程は、前記磁石と前記組立用フランジとに組立用ボルトを通し、組立用ナットを締め付けることで軸力を付与する工程である表面磁石型電動機の製造方法。
【請求項２２】
タービンシャフトを有する過給器を備えた内燃機関であって、
回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機を、前記タービンシャフトのアシスト用の電動機として備え、
前記表面磁石型電動機は、
前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、
前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けて構成され、
当該表面磁石型電動機を前記タービンシャフトと同軸上に備えた
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に磁石を使用した表面磁石型電動機に関し、特に磁石の飛散を防止する飛散防止管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転軸の外周表面に磁石を配置した回転子を備えた表面磁石型電動機が知られている。この種の電動機では、回転子が高速回転した場合の遠心力による磁石の破損、飛散を防止するため、磁石の外周に非磁性の飛散防止管が設けられている。
【０００３】
こうした電動機の飛散防止管の固定は、一般的に、飛散防止管の内円筒に磁石を圧入することで行なわれている。こうすることで、磁石を強い緊迫力で保持し、遠心力による磁石の破損、飛散を防止できるとされている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５１９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２１８４０３号公報
【０００５】
かかる構造の電動機において更なる高速回転に対応し、高い遠心力、広い作動温度での使用を実現するためには、飛散防止管と磁石との圧入代を増大し、より一層、強い緊迫力で磁石を保持する必要がある。しかしながら、圧入代を増大することで、飛散防止管への圧入の際に、却って磁石に破損が生じるおそれがあった。
【０００６】
こうした磁石への応力は、組み付け時に破損という現象を生じなくても、表面磁石型電動機の運転中にかかる遠心力の影響を受け、破損に至る場合がある。特に、十数万から二十数万ｒｐｍもの高速で回転するターボチャージャのタービンシャフトのアシスト用に、かかる電動機を採用する場合には、タービンシャフトの作動限度まで強度を保障する必要がある。したがって、こうした磁石に生じる応力を緩和する構造や製造方法が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、こうした問題を踏まえて、圧入により磁石に生じる応力を低減する飛散防止管を備えた表面磁石型電動機、製造方法、および表面磁石型電動機を備えた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表面磁石型電動機は、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機であって、前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けたことを要旨としている。
【０００９】
本発明の表面磁石型電動機によれば、磁石よりも長い飛散防止管の端部において、飛散防止管に磁石を圧入することで磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を備える。つまり、圧入により磁石の端部に掛かる応力を低減した状態の回転子を形成することができる。したがって、圧入の際、あるいは、圧入後に回転子を組み付ける際や、電動機として使用する際において、磁石の破損を抑制することができる。
【００１０】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の応力緩和部は、前記飛散防止管の一部であり、前記圧入した磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分に設けられ、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状であるものとすることができる。
【００１１】
かかる表面磁石型電動機によれば、飛散防止管の突き出し部分に内径方向の差分を抑制する形状を設け、これを応力緩和部とする。すなわち、磁石の圧入により突き出し部分を除く部分に生じる内径方向の変位と、この部分への磁石の圧入による影響を受ける突き出し部分の内径方向の変位との差分を抑制する。したがって、磁石の圧入による飛散防止管の一部の大きな変形を抑えることができる。その結果、飛散防止管の変形による反力に起因して磁石の端部に掛かる応力を低減することができる。
【００１２】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の応力緩和部は、前記突き出し部分を、当該突き出し部分を除く部分に比べて低剛性とすることで前記差分を抑制する形状とするものとしても良い。
【００１３】
かかる表面磁石型電動機によれば、飛散防止管の突き出し部分に低剛性の形状を設け、これを応力緩和部とする。突き出し部分は低剛性であるため、磁石の圧入による影響を受けて変形し易い。つまり、内部に磁石が存在することで拡径する突き出し部分を除く部分の影響を受け易いものとなる。したがって、磁石の圧入後、突き出し部分と、突き出し部分を除く部分との内径方向の変位の差分を抑制し、磁石の端部に掛かる応力を低減することができる。
【００１４】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の差分を抑制する形状は、前記突き出し部分を、前記突き出し部分を除く部分に比べて薄肉とすることで低剛性とするものとしても良い。
【００１５】
かかる表面磁石型電動機によれば、突き出し部分を突き出し部分を除く部分に比べ薄肉とする。例えば、薄肉形状として、飛散防止管を段付き円筒形状に形成する。こうすることで、低剛性の形状を比較的簡単な形状で実現することができ、応力緩和部を容易に備えることができる。
【００１６】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の差分を抑制する形状は、前記突き出し部分の外円筒に所定深さの切り欠きを形成することで低剛性とするものとしても良い。
【００１７】
かかる表面磁石型電動機によれば、飛散防止管の突き出し部分の外円筒に切り欠きを形成する。したがって、比較的簡単な加工で、低剛性の形状を実現することができる。
【００１８】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の応力緩和部は、前記突き出し部分の円筒内径を、該突き出し部分を除く部分の円筒内径に比べて拡径したテーパ形状とすることで前記差分を抑制する形状とするものとしても良い。
【００１９】
かかる表面磁石型電動機によれば、突き出し部分の円筒内径をテーパ状に拡径する。すなわち、予め、突き出し部分の端部の内径を拡大した形状を形成する。したがって、磁石の圧入により突き出し部分を除く部分の内径が拡大しても、突き出し部分の内径は予め拡径してあるため、圧入後の両者の内径方向の変位の差分を抑制することができる。その結果、磁石の端部に掛かる応力を低減することができる
【００２０】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の応力緩和部は、前記突き出し部分をラッパ状に拡径した形状とすることで前記差分を抑制する形状とするものとしても良い。
【００２１】
かかる表面磁石型電動機によれば、突き出し部分の内径、外径ともに、端部に向かってラッパ状に拡大した形状を形成する。したがって、予め拡径した突き出し部分により、圧入後の両者の内径方向の変位の差分を抑制することができる。さらに、突き出し部分の剛性を大きく低下させることなく、内径方向の変位の差分を抑制する形状を形成することができる。
【００２２】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記回転軸に取り付ける軸受と前記磁石の各端面との間には、それぞれ組立用フランジを備えると共に、前記応力緩和部は、前記圧入した磁石の各端面からそれぞれ突き出した前記飛散防止管の一部である突き出し部分と、前記組立用フランジとが接触する接触部分に設けられ、該組立用フランジの両外側から回転軸方向の外力を付与することで、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状であるものとすることができる。
【００２３】
かかる表面磁石型電動機によれば、接触部分の形状を、外力によって圧入後の飛散防止管の内径方向の変位の差分を抑制する形状に形成し、これを応力緩和部とする。つまり、磁石の圧入によって既に内径方向の変位差を生じている飛散防止管に、組立用フランジの両外側からの外力を付与することで、内径方向の変位の差分を抑制する。したがって、磁石の端部に掛かる応力を低減することができる。
【００２４】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記飛散防止管の内周よりも外周側に掛かる軸力に変換する形状であるものとしても良い。
【００２５】
かかる表面磁石型電動機によれば、接触部分に伝達された外力は、飛散防止管の外周側に掛かる軸力となる。例えば、磁石の圧入による突き出し部分の内径変化が、突き出し部分を除く部分の内径変化よりも小さい場合には、圧入後の飛散防止管は、突き出し部分が内側へ曲がった形状となる。飛散防止管の外周側に軸力を掛けることで、内側への曲がりを改善する方向に力が働き、内径方向の変位の差分を抑制することができる。
【００２６】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記飛散防止管の接触部分を、該飛散防止管の外周側端面で前記組立用フランジと接触する凸形状とするものとしても良い。
【００２７】
かかる表面磁石型電動機によれば、飛散防止管の接触部分に、外力を飛散防止管の外周側に伝達する凸形状を形成し、これを応力緩和部とする。つまり、飛散防止管側の接触部分のみに凸形状を設ける。したがって、組立用フランジ側を特別な形状に形成する必要がない。
【００２８】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記組立用フランジの接触部分を、前記飛散防止管の外周側端面と接触する凸形状とするものとしても良い。
【００２９】
かかる表面磁石型電動機によれば、組立用フランジの接触部分に、外力を飛散防止管の外周側に伝達する凸形状を形成し、これを応力緩和部とする。つまり、組立用フランジ側の接触部分のみに凸形状を設ける。したがって、飛散防止管側を特別な形状に形成する必要がない
【００３０】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分を除く部分の円筒外径に比べて小さくした円筒形状に形成して、該飛散防止管全体を段付き円筒形状とし、前記組立用フランジの接触部分を、前記段付き円筒形状の段付きの肩部分に接する形状に形成するものとしても良い。
【００３１】
かかる表面磁石型電動機によれば、段付き円筒形状の小さい円筒形状部分を飛散防止管の接触部分とし、この段付き肩部に接する形状を組立用フランジの接触部分とする。したがって、低剛性化による効果に加えて、段付き肩部を介して飛散防止管の外周側に軸力を付与し、内径方向の変位の差分を低減することができる。その結果、磁石の端部に掛かる応力を低減することができる。
【００３２】
上記の構成を有する表面磁石型電動機の接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記突き出し部分の内径を拡径する方向の力に変換する形状であるものとしても良い。
【００３３】
かかる表面磁石型電動機によれば、接触部分に伝達された外力は、飛散防止管の突き出し部分の内径を拡径する力となる。例えば、磁石の圧入による突き出し部分の内径変化が、突き出し部分を除く部分の内径変化よりも小さい場合には、圧入後の飛散防止管は、突き出し部分が内側へ曲がった形状となる。こうした飛散防止管に外力を与えることで、突き出し部分の内径を拡大し、内径方向の変位の差分を抑制することができる。
【００３４】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分の内径が該突き出し部分を除く部分の内径に対して拡径するテーパ形状に形成し、前記組立用フランジの接触部分を、前記テーパ形状に係合する形状に形成するものとしても良い。
【００３５】
かかる表面磁石型電動機によれば、内径をテーパ状に拡径して飛散防止管の接触部分を形成し、これに係合する形状に組立用フランジの接触部分を形成して、組立用フランジの接触部分を飛散防止管の内部に入れ込む。こうした接触部分を有する組立用フランジの外部から外力を付与すると、テーパ形状の作用により飛散防止管の端部の内径は拡径する。したがって、磁石の圧入により生じた飛散防止管の内径方向の変位の差分を抑制することができる。
【００３６】
上記の構成を有する表面磁石型電動機は、前記組立用フランジの接触部分を、前記磁石と略同外径形状で、前記飛散防止管の突き出し部分に圧入可能な円筒形状に形成するものとしても良い。
【００３７】
かかる表面磁石型電動機によれば、飛散防止管の突き出し部分には、組立用フランジが圧入される。したがって、突き出し部分の内径も、突き出し部分を除く部分の内径とほぼ同様に拡径し、飛散防止管の全長に亘って、内径方向の変位の差分を抑制することができる。
【００３８】
本発明の表面磁石型電動機に対応する製造方法は、回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機の製造方法であって、（ａ）前記回転子の磁石の表面を覆って磁石の飛散を防止する飛散防止管を、該磁石の軸方向長さより長い円筒形状で形成する工程と、（ｂ）前記飛散防止管の内部に収納される前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を構成しつつ、該飛散防止管の内部に該磁石を圧入する工程とを備えたことを要旨としている。
【００３９】
かかる製造方法によれば、磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を構成しつつ、飛散防止管の内部に該磁石を圧入する。つまり、応力緩和部は、磁石の圧入前に構成され、あるいは、磁石の圧入後、事後的に構成される。したがって、磁石に生じる応力は緩和され、磁石の破損を抑制する製造方法を構築することができる。
【００４０】
上記の工程を有する表面磁石型電動機の製造方法において、前記（ｂ）工程は、（ｂ１）前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、（ｂ２）前記突き出し部分に組立用フランジを装着し、前記飛散防止管を該組立用フランジで挟持する工程と、（ｂ３）前記（ｂ２）工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着すると共に、該軸受を介して当該飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなるものとしても良い。
【００４１】
かかる製造方法によれば、ハウジングに回転子を取り付ける際に、軸受を介して飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与する。したがって、飛散防止管に内径方向の曲がりが生じていても、ハウジングへの組み付けによって、これを改善することができる。
【００４２】
上記の工程を有する表面磁石型電動機の製造方法において、前記（ｂ）工程は、（ｂ１１）前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、（ｂ１２）前記飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記突き出し部分に組立用フランジを装着して固定する工程と、（ｂ１３）前記（ｂ１２）工程の後、前記軸力を付与した前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなるものとしても良い。
【００４３】
かかる製造方法によれば、磁石を圧入した飛散防止管に組立用フランジを装着する際に、飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与する。したがって、飛散防止管に内径方向の曲がりが生じている場合に、これを予め改善しておくことができる。
【００４４】
上記の工程を有する表面磁石型電動機の製造方法において、前記（ｂ）工程は、（ｂ２１）前記磁石を、両端から組立用フランジで挟持する工程と、（ｂ２２）前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、（ｂ２３）前記（ｂ２２）工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなるものとしても良い。
【００４５】
かかる製造方法によれば、磁石と２つの組立用フランジとを一体で飛散防止管に圧入する。したがって、磁石の圧入後の飛散防止管の両端から組立用フランジを圧入する場合に比べて、工程数を低減し、効率的に回転子を組み立てることができる。
【００４６】
上記の工程を有する表面磁石型電動機の製造方法において、前記（ｂ）工程は、（ｂ３１）前記磁石に回転軸方向の軸力を付与した状態で、該磁石を両端から組立用フランジで挟持する工程と、（ｂ３２）前記軸力を付与した状態の前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、（ｂ３３）前記磁石および前記組立用フランジを備えた前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなるものとしても良い。
【００４７】
かかる製造方法によれば、磁石自体に回転軸方向の軸力、つまり、圧縮力を付与し、その状態でハウジング内に組み込む。したがって、第３の製造方法による効果に加えて、圧入過程における磁石のくびれ、のび変形の制御、すなわち、引張り応力を抑制することができ、磁石の破損を低減することができる。
【００４８】
上記の工程を有する表面磁石型電動機の製造方法の（ｂ３１）工程は、前記磁石と前記組立用フランジとに組立用ボルトを通し、組立用ナットを締め付けることで軸力を付与する工程とするものとしても良い。
【００４９】
かかる製造方法によれば、組立用ボルト、組立用ナットの締結力によって、容易に磁石自体に軸力を付与することができる。
【００５０】
本発明の表面磁石型電動機を備えた内燃機関は、タービンシャフトを有する過給器を備えた内燃機関であって、回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機を、前記タービンシャフトのアシスト用の電動機として備え、前記表面磁石型電動機は、前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けて構成され、当該表面磁石型電動機を前記タービンシャフトと同軸上に備えたことを要旨としている。
【００５１】
本発明の内燃機関によれば、磁石の端部に生じる応力を緩和する表面磁石型電動機を、タービンシャフトのアシスト用として、タービンシャフトと同軸上に配置する。表面磁石型電動機は磁石にかかる応力が緩和された状態であるため、高速回転するタービンシャフトと共に回転することで大きな遠心力が付加されても、十分耐えうるものとなる。したがって、高速回転するタービンシャフトと同軸上に配置することができ、比較的容易にアシスト用電動機を備えた過給器付きの内燃機関を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の電動機の構成：
Ａ−１．飛散防止管の第１実施例：
Ａ−２．飛散防止管の第２実施例：
Ｂ．第２の電動機の構成：
Ｂ−１．接触部分構造の第１実施例：
Ｂ−２．接触部分構造の第２実施例：
Ｂ−３．接触部分構造の第３実施例：
Ｃ．変形例：
【００５３】
Ａ．第１の電動機の構成：
図１は、本発明の第１の表面磁石型電動機の断面を示す概略構成図である。図示するように、第１の表面磁石型電動機１０（以下、単に電動機１０と呼ぶ）は、主に、電動機１０の回転部分である回転子１５と、電動機１０の固定部分である固定子１２と、回転子１５を電動機１０のハウジングに固定する軸受１３，１４等から構成されている。この電動機１０は、回転子１５に磁石１６を設け、固定子１５に電磁力を発生する巻き線を備えており、電磁力に反発する磁石１６により、回転トルクを発生している。この電動機１０は、ターボチャージャを搭載した自動車のタービンシャフトと連結してタービンシャフトをアシストするのに使用され（図１８参照）、回転子１５の回転速度は数十万ｒｐｍに及ぶ。
【００５４】
回転子１５は、磁石１６に加え、出力軸となる回転軸２０、磁石１６の破損や飛散を防ぐ飛散防止管１７、飛散防止管１７とそれぞれの軸受１３，１４との間に介在する組立用フランジ１８，１９などから構成されている。
【００５５】
回転軸２０は、磁石１６，飛散防止管１７，組立用フランジ１８，１９と共に高速回転をする。磁石１６は、円筒形状の焼結磁石からなり、高速回転によって大きな遠心力を受ける。飛散防止管１７は、略円筒形状をしており、磁石１６の外周に配置され、遠心力の影響により磁石１６が破損するのを防止している。
【００５６】
組立用フランジ１８，１９は、飛散防止管１７の内径に遊嵌する円周外形の部分１８ｂ，１９ｂ、飛散防止管１７の端面と当接して飛散防止管１７との接合部となる略円周外径の部分１８ｃ，１９ｃ、軸受１３，１４の内輪に当接する円周外形の部分１８ｄ，１９ｄを有し、その内部に、磁石１６の内径よりも小さい内径の内円筒１８ｅ，１９ｅを備えている。この内円筒によって、回転軸２０を把持している。なお、飛散防止管１７は、磁石１６と固定子１２との間、すなわち、回転磁界内に配置されるため、その影響を回避する非磁性の材料、例えば、チタンやステンレスによって形成されている。
【００５７】
こうした構成からなる回転子１５は、磁石１６を飛散防止管１７に圧入して固定し、飛散防止管１７の両端から組立用フランジ１８，１９を装着して固定し、これに回転軸２０を通して、組み立てられる。磁石１６と飛散防止管１７との固定を大きな圧入代による圧入で行なう。こうすることで、高速回転によって磁石１６に掛かる遠心力の影響を低減している。なお、飛散防止管１７と組立用フランジ１８，１９との固定は、治具により芯を合わせて接合部を溶接することで行なっている。
【００５８】
組み立てられた回転子１５の回転軸２０には、軸受１３，１４が装着される。軸受１３，１４には、回転抵抗が少ない玉軸受を使用しており、高速回転にも耐えうる構造としている。こうして軸受１３，１４を装着した回転子１５を、固定子１２を備えた電動機１０のハウジング内に組付けることで、電動機１０が形成される。なお、固定子１２の巻線へ流す電流は、電気回路（図１８参照）から供給されている。
【００５９】
Ａ−１．飛散防止管の第１実施例：
図２は、磁石１６を圧入する第１実施例の飛散防止管１７の構造を示す断面図である。図示するように、チタン製の飛散防止管１７は、磁石１６の長さよりも長い段付き円筒形状で形成され、段付き円筒形状の略中央付近に磁石１６が配置される。この飛散防止管１７は、内部に磁石１６が存在する（配置される）円筒部分１７ａと、その両端に位置し、磁石１６のそれぞれの端面から突き出す突き出し部分１７ｂ，１７ｃとの大きく３つの部分から構成されている。こうした突き出し部分１７ｂ，１７ｃを設けることで、仮に内部の磁石１６が破損しても、その破片が外部へ飛散することを防止することができる。
【００６０】
円筒部分１７ａ、突き出し部分１７ｂ，１７ｃの内径は、同径であり、磁石１６の外径よりも小さく加工されている。こうして所定の締め代（圧入代）を与えて圧入することで、高速回転時にも相対的な滑りを生じることなく、磁石１６と飛散防止管１７とは固定されている。突き出し部分１７ｂ，１７ｃは、円筒部分１７ａよりも肉厚の薄い円筒形状であり、円筒部分１７ａよりも剛性の低い形状である。つまり、円筒部分１７ａに比べて、突き出し部分１７ｂ，１７ｃは変形（弾性変形）し易い部分となる。なお、本実施例では、飛散防止管１７の外周をφ３０（３０ｍｍ）とし、圧入代として０．１ｍｍの締め代を設け、数トンの圧入力を掛けて磁石１６と飛散防止管１７とを固定している。
【００６１】
こうした飛散防止管１７に磁石１６を圧入すると、飛散防止管１７は磁石１６からの反力を受けて弾性域内で変形（拡径）する。飛散防止管１７の円筒部分１７ａは、内部に磁石１６が存在するため拡径したままの状態となり、突き出し部分は１７ｂ，１７ｃは、内部に磁石１６が存在しないものの、低剛性であるため変形する。すなわち、突き出し部分１７ｂ，１７ｃも内径が拡大し、圧入後の円筒部分１７ａと突き出し部分１７ｂ，１７ｃとの間の内径差を低減することができる。
【００６２】
図３は、従来構造と第１実施例との構造の違いによる圧入後の内径差の様子を模式的に示した模式図である。図３（ａ）には従来構造を、図３（ｂ）には第１実施例の構造を、それぞれ示し、図中の破線は磁石１６の圧入前の形状を示している。図３（ａ）に示すように、従来構造の飛散防止管Ａにおける圧入した磁石１６の端面から突き出した突き出し部分Ａ２，Ａ３は、内部に圧入した磁石１６が存在する部分である円筒部分Ａ１と同じ円筒形状であり、比較的剛性がある。そのため突き出し部分Ａ２，Ａ３は変形し難く、磁石１６の圧入後には内径差Ｄを生じている。この内径差により、磁石１６の端部には、曲げモーメントＭ０が生じる。
【００６３】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、第１実施例の飛散防止管１７では、従来構造に比べて突き出し部分１７ｂ，１７ｃの内径変化が大きくなり、内径差ｄ（ｄ＜Ｄ）を生じている。したがって、突き出し部分１７ｂ，１７ｃからの反力で、磁石１６の端部に過大な曲げ応力（曲げモーメントＭ０）が発生することもなく、破損に至ることもほとんどない。換言すると、圧入により磁石１６の端部に発生する曲げ応力を、飛散防止管１７の突き出し部分１７ｂ，１７ｃが変形することによって、緩和することができる。その結果、圧入の際、あるいは、圧入後に回転子１５として組み付ける際や、電動機１０として使用する際において、磁石１６の破損を抑制することができる。加えて、飛散防止管１７を段付き円筒形状にすることで、突き出し部分１７ｂ，１７ｃを低剛性とすることができ、磁石１６への応力を緩和する形状を比較的簡単な形状で実現することができる。
【００６４】
なお、こうした効果を奏する飛散防止管の形状は、段付き円筒形状に限らず、例えば外円筒をテーパ状に加工して、断面変化を滑らかなものとしても良い。テーパ状に加工する場合に、テーパの長さは特に制限はないが、単なるＣ面取りとは異なり低剛性を目的とするため、突き出し部分の長さに相当する長さを設定するのが望ましい。このように突き出し部分の外円筒の肉厚を削除して（あるいは、内円筒の肉厚を削除して）低剛性とすれば、磁石１６の破損を抑制する種々の形状が想定できる。
【００６５】
図４には、低剛性の突き出し部分を備えた飛散防止管の一例を示した。図示するように、この飛散防止管２７は、図２に示した飛散防止管１７とほぼ同様の円筒形状をしており、図２に示した飛散防止管１７とは、圧入した磁石１６の端面から突き出す突き出し部分２７ｂ，２７ｃの形状のみが異なる。この飛散防止管２７の突き出し部分２７ｂ，２７ｃは、所定幅、所定深さの切欠の溝を全周に設けている。こうした切欠を設けることで、突き出し部分２７ｂ，２７ｃを低剛性としても、同様の効果を奏する。加えて、比較的簡単な加工で、低剛性の突き出し部分２７ｂ，２７ｃを形成することができる。
【００６６】
Ａ−２．飛散防止管の第２実施例：
第１実施例では、突き出し部分１７ｂ，１７ｃを剛性の低い形状として内径差を抑制するものとしたが、突き出し部分１７ｂ，１７ｃを必ずしも低剛性とする必要はない。図５は、磁石１６を圧入する第２実施例としての飛散防止管の構造を示す断面図である。図示するように、この飛散防止管３７は、第１実施例と同様の円筒部分３７ａと、圧入した磁石１６の端面から突き出す突き出し部分３７ｂ，３７ｃとの３つの部分から構成されている。
【００６７】
突き出し部分３７ｂ，３７ｃは、円筒部分３７ａ側から飛散防止管３７の端部へ向かって、内径、外径を共に、徐々に拡大したラッパ状に形成されている。したがって、第１実施例とは異なり、円筒部分３７ａに比べて突き出し部分３７ｂ，３７ｃは高剛性となっている。
【００６８】
図６は、第２実施例の飛散防止管３７に磁石１６を圧入する場合の様子を模式的に示した模式図である。図示するように、所定の圧入代を与えた破線で示す形状の飛散防止管３７に磁石１６を圧入すると、円筒部分３７ａは、第１実施例と同様、内部に磁石１６が存在するため内径変化が大きくなり、突き出し部分は３７ｂ，３７ｃは、高剛性であるため円筒部分３７ａの影響が少なく、内径の変化が小さくなる。つまり、予め突き出し部分３７ｂ，３７ｃの内径を拡げておくことで、圧入後の円筒部分３７ａの内径との差を低減することができる。図６では、圧入後の円筒部分３７ａの内径と、圧入後の突き出し部分３７ｂ，３７ｃの内径とは、ほぼ同径となる様子を示している。
【００６９】
圧入後の飛散防止管３７の内径の変化を予め見込んで、飛散防止管３７の突き出し部分３７ｂ，３７ｃの内径形状を設定することで、飛散防止管３７の全体で内径差を抑制することができる。その結果、磁石１６の端部に過大な曲げ応力が発生することもなく、破損に至ることもほとんどない。加えて、突き出し部分３７ｂ，３７ｃの剛性を低下させることもない。
【００７０】
なお、突き出し部分の形状は、予め内径を拡径する構造であれば、例えば、図７に示す外形形状であっても良い。図示する飛散防止管４７は、第１実施例同様、３つの部分からなるが、全て同一の外径を有する円筒形状である。この３つの部分のうち、円筒部分４７ａは第１実施例と同一の内径を備えている。一方、圧入した磁石１６の端面から突き出す突き出し部分４７ｂ，４７ｃの内径は、円筒部分４７ａ側から外側に向かって、徐々に拡径したテーパ形状４７ｄに形成されている。こうした飛散防止管４７に磁石１６を圧入することで、第２実施例と同様の効果を奏する。なお、ここでは、単なる圧入時の位置決めのために設けるテーパとは異なり、突き出し部分４７ｂ，４７ｃの全長に亘って、テーパ形状４７ｄを設けている。
【００７１】
Ｂ．第２の電動機の構成：
図８は、本発明の第２の表面磁石型電動機の概略構成図である。図示するように、第２の表面磁石型電動機２１（以下、単に電動機２１と呼ぶ）は、基本的には図１に示した第１の表面磁石型電動機１０と同じ構成であり、回転子２５のみが異なる。したがって、その他の部分は、図１と同一符号を付し、説明は省略する。
【００７２】
図８に示すように回転子２５は、主に、第１の電動機１０と同様である回転軸２０，磁石１６，飛散防止管１７と、組立用フランジ２８，２９とから構成されている。
【００７３】
組立用フランジ２８，２９は、第１の電動機１０における組立用フランジ１８，１９とほぼ同様、飛散防止管１７の内径に嵌合する円周外形の部分２８ｂ，２９ｂと、軸受１３，１４の内輪に当接する円周外形の部分２８ｄ，２９ｄとを有し、さらに、飛散防止管１７と接触する特殊な形状の接触部分２８ｃ，２９ｃを有している。この組立用フランジ２８，２９の内部には、第１実施例の組立用フランジ１８，１９よりも大きい内径の内円筒２８ｅ，２９ｅを備えている。すなわち、この組立用フランジ２８，２９は、回転軸２０とは軸方向に摺動可能に接触している。なお、組立用フランジ２８，２９と飛散防止管１７との芯合わせは、円筒外径の部分２８ｂ，２９ｂにより行なわれる。こうした組立用フランジ２８，２９の特殊な形状部分２８ｃ，２９ｃについては、組立用フランジ２８，２９の接触部分構造として後述する。
【００７４】
こうした部品からなる回転子２５は、図９に示す手順によって組み立てられる。図９は、電動機２１の製造法として、回転子２５の組み立て工程を示す工程図である。図示するように、まず磁石１６を飛散防止管１７に圧入する（ステップＳ９００）。続いて、磁石１６を備えた飛散防止管１７を、両端から組立用フランジ２８，２９で挟持し、回転軸２０を装着する（ステップＳ９１０）。
【００７５】
この状態で、回転軸２０に軸受１３，１４を嵌合し、軸受１３，１４を介して、組立用フランジ２８，２９に回転軸２０方向の軸力Ｆを付与し、そのまま固定子１２を備えた電動機２１のハウジング内に固定して（ステップＳ９２０）、回転子２５の組立を完成する。回転子２５の組立後、所定の工程を経て、電動機２１は完成する。なお、こうした手順で組み立てられた回転子２５の組立用フランジ２８，２９は軸受１３，１４の内輪と接触しているため、磁石１６，飛散防止管１７，組立用フランジ２８，２９と、回転軸２０とは一体で回転する。なお、軸受１３，１４の内輪と組立用フランジ２８，２９とは、図示しない回り止めによって固定されている。
【００７６】
Ｂ−１．接触部分構造の第１実施例：
図８に示した組立用フランジ２８，２９と飛散防止管１７とには、それぞれ特殊な形状の接触部分２８ｃ，２９ｃを設けている。図１０は、この接触部分の構造の一部を拡大して表わした断面図である。図示するように、組立用フランジ２８には、飛散防止管１７と略同外径を備えた凸部分２８ａを設けている。また、飛散防止管１７には、段付き円筒形状により突き出し部分１７ｂを形成した結果、円筒外周の段付き部分に段付き肩部１７ｄが形成されている。この第１実施例としての接触部分構造では、凸部分２８ａと段付き肩部１７ｄとが接触し、組立用フランジ２８と突き出し部分１７ｂの端面とは直接的に接触しない。なお、図示は省略するが、軸受１４側にも、図１０に示した軸受１３側と対称な接触部分を設けている。
【００７７】
こうした接触部分構造を持つ組立用フランジ２８と飛散防止管１７（磁石１６も含む）とには、上述のように、組み立て時に、外部から軸力Ｆ（圧縮力）が付与される。付与された軸力Ｆは、組立用フランジ２８の凸部分２８ａを介して、飛散防止管１７の外周付近に軸力ｆとして伝達される（図１０の矢印参照）。飛散防止管１７の外周付近にかかる軸力ｆは、飛散防止管１７の内円筒を押し広げるモーメントＭ１となる。このモーメントＭ１は、磁石１６の圧入により飛散防止管１７の突き出し部分１７ｂ，１７ｃに生じる曲げモーメントＭ０を低減する方向に働く。換言すると、図３（ａ）に示すように、圧入により突き出し部分Ａ２，Ａ３が内側に曲がった形状となる飛散防止管Ａの曲げを改善する方向に力が働く。したがって、図３（ｂ）の第１実施例で説明した突き出し部分１７ｂ，１７ｃの形状による効果に加えて、飛散防止管１７の内径変位の差分をより一層低減し、磁石１６への曲げ応力を緩和することができる。なお、本実施例では、飛散防止管１７の肉厚の約半分（外周側）が接触する構造としているが、接触位置が飛散防止管１７の内円筒よりも外円筒より（外周側）であれば、同様の効果を奏する。また、こうした接触部分の構造は、付与する軸力Ｆが、飛散防止管に生じる曲げモーメントＭ０（図３参照）を低減する方向に働く構造であればどのような構造でも良い。こうした接触部分の他の構造を以下に示す。
【００７８】
Ｂ−２．接触部分構造の第２実施例：
図１１は、第２実施例としての組立用フランジと飛散防止管との接触部分の構造の一部を示す断面図である。図１１には、接触部分構造として軸受１３側のみを示しているが、軸受１４側にも軸受１３側と対称な接触部分構造があるのは、図１０と同様である。
【００７９】
図示するように、飛散防止管５７の接触部分には、円筒形状の両端の外周付近に、軸方向に突出した凸部分５７ａを設け、組立用フランジ３８の接触部分には、平面３８ａを設けている。つまり、外部から付与された軸力Ｆは、軸受１３の内輪、組立用フランジ３８の平面３８ａを介して、飛散防止管５７の凸部分５７ａに軸力ｆとして掛かる（図１１の矢印参照）。したがって、第１実施例と同様、飛散防止管５７の外周付近に掛かる軸力ｆによって、飛散防止管５７に生じる曲げモーメントＭ０を低減して内径変位差を抑制し、磁石１６への曲げ応力を緩和することができる。
【００８０】
こうした飛散防止管５７側のみに設けた凸部分５７ａは、図１２に示すように、組立用フランジ４８側のみに設けることとしても良い。この場合、図示するように、組立用フランジ４８に凸部分４８ａを設け、図１０に示した構造とは異なり飛散防止管には特に特別な形状を施す必要はない。
【００８１】
Ｂ−３．接触部分構造の第３実施例：
図１３は、第３実施例としての組立用フランジと飛散防止管との接触部分の構造の一部を示す断面図である。図１３には、接触部分構造として軸受１３側のみを示しているが、軸受１４側にも軸受１３側と対称な接触部分構造があるのは、図１０と同様である。
【００８２】
図示するように、飛散防止管６７の接触部分には、磁石１６の端面から飛散防止管６７の端面に向かって内径を拡径したテーパ形状部分６７ａを設け、組立用フランジ５８の接触部分には、テーパ形状部分６７ａに係合し、テーパ形状部分６７ａより長い係合部分５８ａを設けている。つまり、組立用フランジ５８の係合部分５８ａは、飛散防止管６７の内部に入り込んで接触する構造である。
【００８３】
第３実施例の接触部分構造では、外部から軸力Ｆを付与すると、組立用フランジ５８の係合部分５８ａが、飛散防止管６７の内部に入り込み、いわゆるくさび効果により、飛散防止管６７の端部の内径を押し広げて拡径する。つまり、軸力Ｆを、拡径方向の力Ｐに換える構造である。こうした構造により、飛散防止管６７の内径変位の差分を低減し、磁石１６への曲げ応力を緩和することができる。また、くさび効果により、組立用フランジ５８と飛散防止管６７との芯合わせも容易となる。
【００８４】
以上の第２の電動機２１では、ハウジングへの組み付け時に軸力Ｆを付与し、この軸力Ｆによって飛散防止管の圧入による内径変化の差分を低減し、磁石１６に掛かる曲げ応力を低減する。したがって、ハウジングへの組み付け前に飛散防止管に曲がりが生じていても、軸力Ｆでこれを改善することができる。こうした軸力Ｆを付与する工程は、ハウジングへの組付け前、すなわち、飛散防止管と組立用フランジとを軸力Ｆを与えながら先に組み立てるものとしても良い。
【００８５】
図１４は、電動機２１の製造方法として、回転子２５の組み立て工程を示す工程図である。図示するように、まず磁石１６を飛散防止管１７に圧入する（ステップＳ４００）。続いて、磁石１６を備えた飛散防止管１７を、両端から組立用フランジ２８，２９で挟持し、両端から軸力Ｆを付与しながら、組立用フランジ２８，２９と飛散防止管１７とを溶接にて固定する（ステップＳ４１０）。こうして内部に圧縮応力を残留した状態のアッセンブリに、回転軸２０、軸受１３，１４を装着し、ハウジング内に組付け（ステップＳ４２０）、回転子２５の組み立てを完成する。こうした軸力Ｆを与える工程を、ハウジングへの組付け前としても、磁石１６への曲げ応力低減の効果を奏する。加えて、予め飛散防止管の曲がりを改善しておくことができる。
【００８６】
Ｃ．変形例：
本発明の第２の電動機２１における第３実施例（図１３）では、テーパ形状を利用して飛散防止管６７の端部の内径を拡径する構造としたが、このテーパの傾斜に代えて、フラットな形状、つまり、組立用フランジの飛散防止管に入り込む部分を単に円筒形状とするものとしても良い。この構造を以下に説明する。
【００８７】
図１５は、変形例としての組立用フランジと飛散防止管との接触部分の構造の一部を示す断面図である。図示するように、組立用フランジ６８の接触部分には、磁石１６の外径と略同一の円筒部分６８ａを設けている。他方、飛散防止管７７の接触部分には、特別な構造を設けておらず、磁石１６を圧入する圧入代を備えた円筒形状のままである。なお、この変形例においても、図１１，図１３と同様、軸受１３側のみの構造を示し、軸受１４側の構造は省略する。
【００８８】
この接触部分構造では、外部からの軸力Ｆとして、組立用フランジ６８に圧入力ＦＡを付与する。この圧入力ＦＡにより、組立用フランジ６８の円筒部分６８ａは押し込まれて、飛散防止管７７の両端位置に配置される。この接触部分構造では、組立用フランジ６８の圧入により飛散防止管７７の端部の内径を拡径する方向の力Ｐが働き、飛散防止管７７の全長に亘って、内径方向の変位差を抑制する。したがって、磁石１６に掛かる曲げ応力を緩和することができる。
【００８９】
かかる接触部分構造では、磁石１６と組立用フランジ６８との外径形状が略同一であるため、磁石１６への飛散防止管７７の圧入力を利用することができる。
【００９０】
図１６は、図１５に示す接触部分構造を有する回転子の組み立て工程を示す工程図である。図示するように、まず磁石１６を両端から組立用フランジ６８，６９で挟持する（ステップＳ６００）。組立用フランジ６８，６９による挟持は、治具や接着剤などを用いて一体とするものとすれば良い。
【００９１】
続いて、組立用フランジ６８，６９と磁石１６とを一体としたアッセンブリを、飛散防止管７７に圧入する（ステップＳ６１０）。この圧入により、飛散防止管７７の端部にまで、あたかも磁石１６が配置された状態となる。つまり、飛散防止管７７の端部（第１の電動機１０で説明した突き出し部分１７ｂ，１７ｃに相当する部分）の内径は、内部に磁石１６が配置された部分と同様に拡径される。
【００９２】
こうして飛散防止管７７と固定した組立用フランジ６８，６９，磁石１６の内円筒に、回転軸２０を挿通し、軸受１３，１４と共にハウジング内に組付け（ステプＳ６２０）、回転子の組み立てを完成する。こうした製造方法を用いることで、何度も圧入力を掛けることなく、一度の圧入処理で回転子を組み立てることができる。したがって、工程数を低減した効率的な回転子の製造方法を実現することができる。
【００９３】
また、ステップＳ６００における組立用フランジ６８，６９による挟持に、ボルト、ナットによる締結力を利用するものとしても良い。図１７は、図１５に示す接触部分構造を有する回転子の組み立て工程を示す工程図である。図示するように、磁石１６、組立用フランジ６８，６９に、組立用ボルト９０を挿通して組立用ナット９１で締め付け、磁石１６に締結力による圧縮力を付与した状態で、組立用フランジ６８，６９で挟持する（ステップＳ７００）。
【００９４】
こうして一体としたアッセンブリを、飛散防止管７７に圧入し、固定する（ステップＳ７１０）。このステップで、組立用フランジ６８，６９と、圧縮力を付与された状態の磁石１６とは、飛散防止管７７と固定される。
【００９５】
続いて、圧入により固定された磁石１６、組立用フランジ６８，６９から、組立用ボルト９０、組立用ナット９１を取り外し、これに代えて、回転軸２０を装着し、軸受１３，１４と共にハウジング内に組付け（ステップＳ７２０）、回転子の組み立てを完成する。
【００９６】
こうした製造方法を用いることで、飛散防止管７７の内径方向の変位の差分を低減し、磁石１６への曲げ応力を緩和することができる。さらには、磁石１６自体に圧縮力を付与することで、磁石１６全体に働く曲げ応力（曲げによる引張応力）を抑制することができる。
【００９７】
以上に説明した表面磁石型電動機は、ターボチャージャ付きエンジンにおけるタービンシャフトの回転をアシストするために用いられる。図１８は、過給器としてのターボチャージャを有するエンジンに表面磁石型電動機を備えたシステムの概略構成を示す構成図である。
【００９８】
図示するように、このシステムは、主に、吸気管１０１，排気管１０２を備えたエンジン１００と、吸気管１０１内および排気管１０２内にホイールを備えたターボチャージャ１１０と、ターボチャージャ１１０と同軸上に配置された表面磁石型電動機１２０と、インバータ１３０と、エンジン１００やターボチャージャ１１０などシステム全体を制御するＥＣＵ１４０とから構成されている。なお、ここでの表面磁石型電動機１２０は、第１の電動機１０であっても、第２の電動機２１であっても良い。
【００９９】
このシステムでは、エンジン１００から排出される排気のエネルギにより、排気管１０２側のホイールであるタービンホイールを回転させ、この動力によって、吸気管１０１側のホイールであるコンプレッサホイールを回転させる。こうすることで、圧縮空気をエンジン１００に供給して、充填効率を高めることができる。加えて、このシステムでは、表面磁石型電動機１２０を備え、排気のエネルギが十分でない場合等に、タービンホイールとコンプレッサホイールを連結するタービンシャフトを強制的に回転している。こうした表面磁石型電動機１２０への電力は、ＥＣＵ１４０の判断のもと、インバータ１３０を介して供給される。なお、排気管１０２には、タービンホイールを迂回するバイパスが設けられ、バイパスの入口近傍には、ウエイストゲートバルブ１１５が配置されている。過給の必要がない場合などには、ウエイストゲートバルブ１１５の開弁する制御を行なっている。
【０１００】
一般に、高速回転が要求されるタービンシャフトのアシストに用いる電動機を備えるシステムとしては、タービンシャフトとは別に設けた軸上に電動機を配置し、タービンシャフトに動力を伝達するシステムや、ワンウェイクラッチなどを設けて、タービンシャフトとの連れ回りを防ぐシステムが考えられる。こうしたシステムを採ることで、電動機の許容回転数を低く抑えることができる。しかし、数十万もの回転数で作動するタービンシャフトに対応する動力伝達機構やワンウェイクラッチを構成するのは困難であり、こうしたシステムの現実は難しい。
【０１０１】
これに対し、本発明の表面磁石型電動機は高速回転にも対応でき、タービンシャフトのアシスト用としてタービンシャフトと同軸上に配置することができる。つまり、本発明の表面磁石型電動機は、高速回転が要求されるシステムに比較的容易に対応することができる。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。本実施例では、飛散防止管の突き出し部分の構造、飛散防止管への軸力の付与、磁石自体への圧縮力の付与など、磁石に掛かる応力を低減する構造、製造方法等を個々に説明したが、こうした種々の構造、製造方法を組み合わせて用いるものとしても同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の表面磁石型電動機の断面を示す概略構成図である。
【図２】第１実施例の飛散防止管の構造を示す断面図である。
【図３】従来構造と第１実施例との構造の違いによる圧入後の内径差の様子を模式的に示した模式図である。
【図４】飛散防止管の一例を示す断面図である。
【図５】第２実施例の飛散防止管の構造を示す断面図である。
【図６】第２実施例の飛散防止管に磁石を圧入する場合の様子を模式的に示した模式図である。
【図７】飛散防止管の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の表面磁石型電動機の概略構成図である。
【図９】電動機の製造方法として、回転子の組み立て工程を示す工程図である。
【図１０】第１実施例の接触部分の構造の一部を示す断面図である。
【図１１】第２実施例の接触部分の構造の一部を示す断面図である。
【図１２】接触部分の構造の一例を示す断面図である。
【図１３】第３実施例の接触部分の構造の一部を示す断面図である。
【図１４】回転子の組み立て工程を示す工程図である。
【図１５】変形例の接触部分の構造の一部を示す断面図である。
【図１６】回転子の組み立て工程を示す工程図である。
【図１７】回転子の組み立て工程を示す工程図である。
【図１８】ターボチャージャ付きエンジンに表面磁石型電動機を備えたシステムの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０...電動機
１２...固定子
１３，１４...軸受
１５...回転子
１６...磁石
１７...飛散防止管
１７ａ...円筒部分
１７ｂ，１７ｃ...突き出し部分
１７ｄ...段付き肩部
１８，１９...組立用フランジ
１８ｂ，１９ｂ...円周外径の部分
１８ｃ，１９ｃ...略円周外径の部分
１８ｄ，１９ｄ...円周外径の部分
１８ｅ，１９ｅ...内円筒
２０...回転軸
２１...電動機
２５...回転子
２７...飛散防止管
２７ｂ，２７ｃ...突き出し部分
２８，２９...組立用フランジ
２８ａ...凸部分
２８ｂ，２９ｂ...円周外径の部分
２８ｃ，２９ｃ...特殊な形状部分
２８ｄ，２９ｄ...円周外径の部分
２８ｅ，２９ｅ...内円筒
３７...飛散防止管
３７ａ...円筒部分
３７ｂ，３７ｃ...突き出し部分
３８...組立用フランジ
３８ａ...平面
４７...飛散防止管
４７ａ...円筒部分
４７ｂ，４７ｃ...突き出し部分
４７ｄ...テーパ形状
４８...組立用フランジ
４８ａ...凸部分
５７...飛散防止管
５７ａ...凸部分
５８...組立用フランジ
５８ａ...係合部分
６７...飛散防止管
６７ａ...テーパ形状部分
６８，６９...組立用フランジ
６８ａ...円筒部分
７７...飛散防止管
９０...組立用ボルト
９１...組立用ナット
１００...エンジン
１１０...ターボチャージャ
１１５...ウエイストゲートバルブ
１０１...吸気管
１０２...排気管
１２０...表面磁石型電動機
１３０...インバータ
１４０...ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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